基于模拟轧钢竞赛分析高职院校专业发展方向

郝 菲，吴 贺，张惠娟

(天津工业职业学院天铁校区，河北056404)

0 前言

在飞速发展的中国， 作为国民经济基础产业的钢铁行业， 为我国经济发展和社会进步做出了不可磨灭的贡献。 自2008 年以来，随着经济下行压力和环境压力的增大，钢材市场需求回落，钢铁行业产能过剩问题极为突出。 国务院提出自2016 年起，5 年之内钢铁企业粗钢产能压减1 亿-1.5 亿吨[1]，钢铁行业去产能、去库存、结构调整和转型升级，造成冶金行业就业波动， 这直接影响了冶金类院校的招生就业工作。 遵循“政府推动、市场引导；加强统筹、分类指导；服务需求、就业导向；产教融合、特色办学；系统培养、多样成才”的基本原则[2]，职业院校人才培养和办学模式等要进行相应调整以适应当前形式。

职业教育是我国经济社会发展的客观需求，也是人力资源储备的基础条件， 在新经济新形势下，职业教育必须满足市场和社会需求，为发展提供充足的高素质人才[3]。 在钢铁行业持续低迷时期，冶金类职业院校应把提高质量作为职业教育发展的重点， 并将开展职业院校技能大赛作为提高教育教学质量的重要方式之一[4]。 在教育部、行业以及协会对人才的要求下， 通过积极参加各级各类技能大赛，展示职业教育改革发展的丰硕成果、展现职业院校师生精湛的专业技能。 天津工业职业学院天铁校区冶炼专业教师和学生多次参加模拟炼钢-轧钢技能大赛，分别在全国、京津冀模拟炼钢-轧钢比赛中取得一等奖、二等奖以及团体奖等优异成绩。

1 京津冀模拟炼钢-轧钢大赛

京津冀模拟炼钢-轧钢大赛由河北省金属学会、北京金属学会和天津市金属学会联合主办， 第一届、第二届、第三届分别由河北工业职业技术学院等、天津工业职业学院、首钢工学院承办。 大赛包括模拟炼钢、模拟轧钢两个赛项，每个赛项均由初赛(理论和实操)和决赛(必答、抢答以及专家点评)环节组成。 本文详细介绍了模拟轧钢项目。

1.1 理论模块

理论模块是初赛的重要组成部分， 大概30%的比重。 大赛理论模块是在题库中随机抽取一套试卷， 题目类型包括50 道单选，30 道多选和20 道判断共计100 道题，包括轧钢工艺、设备、质量以及安全等方面的知识，参赛队员除了要熟练掌握大赛给定的参考书目外， 还要熟练掌握钢铁基本知识、金属学及热处理、轧钢工艺、轧钢机械设备、轧制原理和钢材质量控制等内容。 比赛由两名参赛选手配合完成， 既考验参赛团队队员间的默契和合作能力，又可以完善参赛者知识结构，加深知识理解运用。

1.2 实操模块

实操模块是大赛的重头戏，约占70%的比重。京津冀模拟轧钢大赛所用仿真操作系统是由北京金恒博远提供技术支持。 参赛队伍需根据轧制单指定的产品钢种规格正确完成一块钢的轧制生产和质量控制过程。 要求参赛选手在45 分钟内完成操作，操作需两名参赛队员配合依次完成工艺设定、加热炉、粗除鳞、粗轧轧制、飞剪剪切、精除鳞、精轧轧制、卷取等操作。

实际操作其主要考查参赛选手对工艺制度的掌握和操作水准， 成绩主要由操作时长和操作熟练程度决定。 在规定时间内完成操作， 时间越短分值越高。 经过练习，实操步骤已不是问题，主要扣分点在于操作时长，即考核参赛选手的熟练度。实操比赛非常考验选手的心理素质，沉着冷静是基本要求；还要求选手操作熟练(“快”、“准”、“稳”)，选手间配合默契，既要完成和校核操作计算部分，又要监督操作过程，以防因紧张操作失误或超时导致扣分过多。

1.2.1 工艺准备

按照钢种选择-钢种成分-原料尺寸-加热温度-粗轧轧制规程设定-精轧轧制规程设定-层流冷却模式选择-概要的流程顺序选择各项工艺参数。 工艺参数设定是整个轧制操作的关键，根据轧制单选择正确的钢种、钢种成分、原料尺寸、加热温度、轧制规程、层流冷却模式，记录相关数据，尤其是在概要部分要正确记录主要参数，如原料尺寸、粗轧精轧的开口宽度等，为后面工序的计算和调整提供依据，这部分要求耗时短、设定精确。

1.2.2 加热炉

加热炉是将钢坯送入加热炉加热至满足轧制要求的温度。 该步骤按气化冷却-液压站-总管压力-炉压-各段温度参数-装钢出钢的流程进行操作，要求操作正确，逻辑正确，板坯加热质量合格。 为节省操作时间，装钢时炉门上升的过程中，入炉轨道可一起高速前进，同理出钢时炉门下降过程，出炉轨道可一起高速前进。

1.2.3 粗除鳞、粗轧

粗除鳞是将坯料在加热时产生的氧化铁皮在高压水的作用下去除干净，避免压入坯料表面。 粗除鳞集管高度设置正确， 除鳞过程逻辑操作正确，除鳞质量合格。 在粗除鳞操作需要计算“上集管位置” 这一参数(上集管位置=来料厚度-160 mm)。

之后进入粗轧， 粗轧简单来说就是将钢坯轧成所需宽度和得到精轧所需的中间坯厚度。 粗轧共轧制五个道次，对表面质量要求不太高。 随轧制道次的增加，压下量增加，钢坯的外形发生变化，极易产生形状缺陷，尤其是镰刀弯和雪橇头。 要求参赛选手粗轧时操作逻辑正确，板形异常(镰刀弯、雪橇头)处理得当，通过调节上下弯辊的压力，在170 s内将这两种形状缺陷调整至误差允许的范围内。

图1 镰刀弯

图2 雪橇头

1.2.4 飞剪

飞剪的目的是去头除尾， 将钢带不合的头尾剪去。 操作要求带头带尾范围为200±50 mm，太长会造成浪费增加成本，太短则会有不合部分进入精轧导致成品型材不合格。

1.2.5 精除鳞、精轧

同粗轧原理，精轧之前需进行除鳞，即精除鳞。随后进入精轧工序。 精轧产品为成品的钢带或者型材，质量要求较高。 精轧操作主要调节对称平坦度、非对称平坦度以及型材楔形度，参赛选手根据这些参数进行操作调整。 此外还有换辊操作，随工作时长增加或产量增多工作辊的磨损程度加剧，应及时更换，重新标定，等待下一批次的轧制。

1.2.6 层流冷却

精轧出来的带钢温度较高， 经喷水冷却至合适的温度，才能卷取打捆。 竞赛系统中层流冷却设置有20 组主冷+2 组精冷， 调取在工艺部分已设置的参数进行冷却，实际操作中要求调整精冷以满足层流冷却出口温度与卷取温度差小于10 ℃的要求。

1.2.7 卷取

带钢满足条件后，即可打捆卸卷喷号出库。

1.3 决赛

通过理论和实操比赛综合成绩的前三名进入决赛(争冠赛)，该环节包括必答和抢答两个部分，选手作答，专家评委会点评。

2 技能大赛对冶金院校的现实指导意义

2.1 技能大赛有利于培养冶金类人才的实践能力

冶金类职业院校以冶金类企业需求、 市场需求为人才培养的最终目标，提高冶金类人才的实践能力和职业素养。 技能大赛包括模拟炼钢、模拟轧钢项目，赛程和评分标准由行业、企业以及院校的相关专家共同制定。 模拟实操项目高度还原钢铁企业生产现况，参赛选手一般为二年级或者三年级在校学生，掌握部分专业基础但不是很熟练，像刚入职的新人，对生产环境和生产过程均不熟悉，由于操作失误导致生产事故和质量事故的产生，从侧面暴露了职业院校在日常教学过程中的不足与短板，通过比赛可以夯实理论基础，提高操作能力，促进理实一体化发展，为职业院校培养冶金类人才提供了新的途径。

2.2 技能大赛有利于“双师型”教师的培养

技能大赛以企业实际生产为基础， 体现行业的发展现状，包含着企业和行业的要求，对专业知识、实际操作和职业素养等方面都有较高的要求。 指导教师不仅要有足够的专业理论知识、 教学能力，还必须具一定的实践经验，以指导学生实际操作和解答操作问题。 这就要求教师向“双师型”教师发展，既有扎实的理论知识和较高的教学水平，又有较强的专业实践能力[5]。

以大赛为基础，功在平时，利在千秋。 专业教师要转变育人理念，强化合作意识；培养学生团队协作职业素养；关注行业新技术，进行以企业生产实践为导向的教学改革和课程改革；强化信息化教学能力，教学设计能力，完成理论与实践的初步融合；积极参与设计竞赛活动项目、专业技能培训，不断提升专业能力， 适应大赛需求， 指导和培养较高实践能力的人才，进而达到自身综合素质的提升。

2.3 技能大赛有利于职业院校竞争力的提升

在国家相关政策引导下， 我国职业教育发展迅猛， 在市场条件下极大满足了工业制造业的发展需求，得到社会的广泛关注，用人单位对职业教育人才的认可度也越来越大，彰显着职业教育的发展大有前途。 但由于专业设置、课程内容等缺乏前瞻性，职业教育需进行教学改革和创新才能满足未来社会发展的需求[6]。

遵循“以服务为宗旨，以就业为导向，促进教育教学改革”的原则，通过参加技能大赛，明确企业需求，职业院校调整专业设置和课程设置，以企业需求为导向，急企业所急，育企业所用，培养毕业后能直接服务企业的“零培训”人才。 此外，通过参加技能大赛，加强与其他院校交流学习，开阔眼界，拓展思路，寻找发展方向，还有利于扩大宣传范围，刺激招生就业，提升学校知名度，特别是在大赛中取得优异成绩则更具影响力。

3 总结

通过参加技能大赛，总结分析经验，职业院校可以制定专门针对大赛选手的培养计划，以兴趣小组或活动的形式，学习大赛相关知识，模拟大赛赛程和操作，提高参赛选手的获奖率，增加学生学业成就感、就业竞争力以及继续深造的动力。

参加职业类大赛，我们实现了走出去的第一步，看到了与同类院校教学水平的差别，也是理论与实践的一次碰撞， 为院校今后的发展指明了方向：构建信息化平台，借助模拟仿真软件实现专业课理论与实践的初步融合；加强专业能力培养，尤其是实践能力，培养“双师型”教师队伍；以大赛为基础，结合实践进行教学改革和课程改革，培养高素质的实践性人才。